程兰征版物理化学习题解答

1、第五章 相平衡1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。（ 1 ）部分互溶的两个液相成平衡。（ 2 ）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。（ 3 ）气态氢和氧在25与其水溶液呈平衡。（ 4 ）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。解：（1） C=2,（）=2,f=2-2+2=2（2） C=2,（）=3,f=2-3+2=1（3） C=3,（）=2,f=3-2+1=2（4） C=2,（）=1,f=2-1+2=32、固态NHHS和任意量的H2S和NH相混合，并按下列反应达成平衡：NH4HS（s） = H2S（g）+NH3（g）求（ 1）独立组分数（ 2）若将NH4HS（s） 放在抽真空的

2、容器内，达到化学平衡后，独立组分数和自由度数各为若干？解： （ 1 ） C=3-1=2， f=2-2+2=2（2） C=3-1-1=1 ， f=1-2+2=13、右图为CO2 的平衡相图示意图。是根据该图回答下列问题：（ 1 ）使CO2 在 0时液化需要加多大压力？（ 2 ）把钢瓶中的液体CO2 项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体CO2 才能形成？（图略）（3）在空气中（101325Pa下）温度为多少度可使固体CO不经液化而直接升华。解： （ 1 ） 3458kPa； （ 2） -56.6 ；（ 3） -78.5 4、固体CO的饱和蒸汽压在-103 C

3、时等于，在-78.5 C时等于，求：（ 1 ） CO2 的升华热；（ 2）在-90 时CO2 的饱和蒸汽压。解：根据克- 克方程(1) ln"25 10.226vap H m , 11 、( )，解得 vapHm =25733 (J 8.314 170 194.5pmol b ln5p25733-(-解得p=(kPa)(书上答案少个8.314 183 194.50)5、能否在容量的塔期里熔化10kg锡？已知锡的熔点为 232C,3H=g,固体锡的密度为 7.18g/cm 3,dT/dp= x10-5K/kPa。10.119kg mol r505KVm(l)-解：3.26 105K k

4、Pa 1 718kg dm58.94J g 1 119g mol 1解得 V(l)=(dm 3) ; V(l)= x 10000/119=(dm3)(书上答案不对)(注意:J kPa-1=dm3)6、液体神、固体神的蒸汽压与温度的关系如下:求三相点的温度和压力。lgp(l)/kPalgp(s)/ kPa2460T/K6947T/K5.819.92解：p(l)=p(s)时的温度和压力即为三相点。令 lgp(l)/kPaI460 5.81 = lgp(s)/kPaI / K6947 , 9.92T/K解得T=1092K,代入任一式求得 p=3608kPa7、已知UF6的固态和液态的饱和蒸汽压与温度

5、的关系式如下:lgp(s)/kPalgp(l)/kPa2559.5 9.773T/K1511.36.665 T/K试计算:(1)三相点的温度和压力。(2)在101325Pa下固态UF6的升华温度。(3)在(2)所求出的温度下，液态 UF6的饱和蒸汽压为多少？并说明在此温度及101325Pa下UF6是否已固态存在？解：(1)与上题类似，求得 T=337, p=153kPa(2)代入(1)式可求T=(3)将T=代入(2)式求得p=120kPa。此时UF6以气态存在。(书上错)8、已知液态银的蒸汽压与温度的关系式如下：3 .Lg(p/kPa)=-(14323K)( T7K) X 10 T/K+计算液

6、态银在正常沸腾温度2147K下的摩尔蒸发烙以及液态银与气态银的热溶差(ACp)。解：(1)将题给表达式乘以，得Lnp=对T求导得d(lnp)dT3_ 232985 0.539332985 0.539T 0.207 10 T丁 0.207 102T2 TT2与 d(lnp) dTHvap mRT2比较，得AvapHr=W 2147K 代入，求得 A vapH=256683J/mol=257kJ/mol(2)因为 d( Hm) Cp,m dT所以 A Cp,m=x x 10-3T)R 2147K (J K-1 - mol-1)书上答案不大正确。9、设你体重为50kg,穿一双冰鞋立于冰上，冰鞋面积为

7、2cm3,问温度需低于摄氏零下几度,33才使冰不熔化？已知冰的 fusH =kg,水的密度为1000kg/m ,冰的留度为900kg/m 。解：p=50/2 X X 104+101325=x 105PafusH m = x 18=6001(J mol 1)318 10fus V m1000318 10-6 / 3、=-2X10 (m)900根据dT T fusVm ,得dp fusHmT dT273.15 t2518000101325fusVm dpLJfus m即InT273.1562 10 (2518000 101325)6001解得T=10、已知此时水的沸点为多少度？已知水的质量蒸发始为

8、kg。100c时水的饱和蒸汽压为101325kPa,市售民用高压锅内的压力可达233kPa,问-1、解： vapHm =x 18=40669(J - mol )将已知数据代入克-一克方程，得,23340669 ,11、1n ()101.3258.314 373.15 T解得 T=125.3 C11、乙酰乙酸乙酯是有机合成的重要试剂，已知其饱和蒸汽压公式可表达为:2588lg(p/kPa)TyK B压力应此试剂在正常沸点181c时部分分解，但在70c时是稳定的，用减压蒸储法提纯时, 减少到多少kPa?并求该试剂在正常沸点下的摩尔蒸发始和摩尔蒸发嫡。解：(1)当 T=181+273=454K 时，

9、p*=101kPam、，2588-所以lg(101) B ,求得B=454当 T=70+273=343K时,代入公式求p2588lg(p/kPa)公7.705, p=H(2) p m 2588,2.303R-1-11、vapHm =49553 (J mol ),vapSm =49553/454=(J - K . mol )12、汞在101325Pa下的凝固点为，摩尔熔化烙fus H m =2292J - mol-1,摩尔体积变化fus Vm =0.517cm3/mol。已知汞的密度为x 103kg/m3,求在10m高的汞柱底部汞的凝固温度。(注意：1J=1m2 - kg/s 2)解：p=x 1

10、03x x 10+101325= x 105Pa根据di dpT fusVm /口 一厂，得 fus mT dT243.3 T1434000, Vfus mdp101325fus H m即In上一243.360.517 10 (1434000 101325)2292解得T=“注意”没有什么用。13、液态钱的蒸汽压数据如下：T/K 1302 1427 1623 p/kPaSm。作图求在101325Pa及1427K下，钱汽化时的 Hm、 Gm解：作图不方便，该用公式计算。133.3 Hm 11 日-1、In ( ),解得 Hm =252046 (J mol )1.333 8.314 1302 16

11、23,133.3 Hm , 11-1、In ( ),解得 Hm =226210 (J mol )13.33 8.314 1427 1623平均值 Hm =239128 (J moI-1)再求正常沸点：,133.3239128, 1In(101.38.314 Tb1623),解得Tb=1598K-1-1、所以Sm =239128/1598= (J K mol )_ _-1、Gm =239128-1427 X =25649 (J mol )书上答案有问题。14、已知铅的熔点是 327 C,睇的熔点是631 C,现制出下列六种铅睇合金并作出冷却曲线,其转折点或水平线段温度为:合金成分 叫X 100

12、5Sb 10Sb 13Sb 20Sb 40Sb 80Sb转折点温度 C296 和 246 260 和 246 246 280 和 246 393 和 246 570 和 246解：显然，铅睇合金为简单共晶的双组分系统，共晶点为(13Sb,246 C)15、根据金-钳相图回答：(1) w(Pt)=的合金冷却到1300c时，固体合金之组成约为多少？(2) w(Pt)=的合金冷却到1500c时，固相组成为多少？解：(1) w(Pt尸；(2) w(Pt尸16、根据图5-13的Ag-Cu相图回答：(1)冷却100g组成为w(Cu尸的合金到900 c时有多少固溶体析出？(2)上述合金在900c平衡时，Cu

13、在液相及固溶体之间如何分配？(3)当上述合金温度下降到779.4 C,还没有发生共晶之前，系统由哪几个相组成？各相质量为多少？当共晶过程结束，温度尚未下降时，又有哪两相组成？各相质量为多少？解：(1)析出固溶体：70 60 100(g)93 60(3) 液相中，X =41.7g ,固溶体中，X =28.3g92 70(4) 共晶之前，液体合金与固溶体，液态： 92 70 100(g),固溶体：65.6g92 28.192 70共晶之后，固溶体”与固溶体3, a:100(g), 3： 73.6g92 8.817、MnO-SiQ相图示意与上右：(1)指出各区域存在的是什么相。(2) w(SiO2)

14、=的系统(图中 R点)从1700c冷却到1000c时的冷却曲线示意图。注明每一阶段系统由哪些相？发生了哪些变化？指出自由度数为多少？(3) w(SiO2)=的系统9kg,冷却到1400c时，液相中含有 MnO少kg?(4) w(SiO2)=的合金在1500 c各以哪些相存在？计算其相对量。解：(1)根据左加右原理，易。(2)见附图。(3)液相量：10/30 X9=3kg,含 MnO 3X 70%=2.1kg(4)以含% (l i)和92%(l 2)的两个互不相容液相存在。92 60w(l i)/w(l 2)= 一竺 =32/(书上答案不对)60 55.918、从Pb-Zn相图回答:(1) w(Pb尸的粗锌如何可去除其中杂质？在什么温度进行较适宜？(2)除Pb能达到什么限度(即含铅最低量)？(3)将熔体缓慢冷却，使其中杂质析出称为熔析精炼。问w(Pb尸的粗锌1000kg在430c经熔析精炼后能有多少kg的精炼Zn?其中还含有多少 Pb?,析出的Pb中含有多少kgZn?解：(1)在420c精炼。(2)含铅最低量%99 3(3)精炼Zn： x 1000=960kg(书